JPH07181257A - 車載用超音波計測装置 - Google Patents
車載用超音波計測装置Info
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- JPH07181257A JPH07181257A JP5323898A JP32389893A JPH07181257A JP H07181257 A JPH07181257 A JP H07181257A JP 5323898 A JP5323898 A JP 5323898A JP 32389893 A JP32389893 A JP 32389893A JP H07181257 A JPH07181257 A JP H07181257A
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Abstract
超音波の反射波を的確に検出できること。 【構成】 超音波送受波器TR1、超音波送受波器TR
2、超音波送受波器TR3から出力e2 のように間歇的
に超音波信号を路面に送波し、その反射波を受波して信
号e3 とし、その受波した信号e3 を増幅し、その増幅
信号をサンプリングホールド用の抵抗R及びコンデンサ
Cに入力し、サンプリングホールドした信号を電圧制御
発振回路VCOで電圧/周波数変換し、反射波に比例し
た周波数をマイクロコンピュータ1に入力し、一方、前
記受波した反射波の信号を増幅し、ダイオードD11及び
コンデンサC11からなる受信レベル検出回路11に入力
され、そこで包絡線検波した後、振幅検出手段に入力
し、その振幅検出手段で検出した振幅の大きさの変化か
ら、反射波を受波するタイミングを決定する。
Description
ナビゲーションシステム、車速検出装置、横滑り防止装
置、ABS装置、サスペンション装置、遠心力検出装
置、ヨー角、ヨーレート検出装置等の各種速度情報を使
用する計測装置に関するもので、特に、車輌に積載した
超音波を利用する車載用超音波計測装置に関するもので
ある。
としては、実開昭57−68574号公報に掲載の技術
がある。この公報に掲載の技術は、別体となった送波器
から連続的に超音波を送波し、反射体から反射して得ら
れる受波を連続受信し、送波と受波の差分でドプラー周
波数を検出するものであり、現在では周知の技術となっ
ている。
装置としては、特開昭59−203973号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、前記公報の技
術と同様、別体となった送波器と受波器とを有し、特
に、受波器を2台とし、車体の上下振動、ノーズアッ
プ、ノーズダウンによる誤差を軽減するものである。
を行なっているため、反射体の特定ができず多重反射波
等のノイズ除去が困難であった。
度計測装置としては、特開昭58−39971号公報に
掲載の技術がある。この公報に掲載の技術は、超音波を
パルス状に送波し、特定の反射物体である路面から反射
して受波される時点でパルス幅に対応した受信ゲートを
開き、受信波の所定波長分の時間を計測することで、ド
プラーシフト量を求め、車速を計測するものである。
ては、特開平3−269388号公報に掲載の技術があ
る。
いは前後方向の路面に所定の俯角度で超音波が放射さ
れ、放射された超音波と路面の突起の反射波の受信信号
から突起までの時間を計測し、また、路面の突起の反射
波の信号レベルと所定の閾値とを比較し、車輌前方の路
面の突起等の有無及びその大きさを検出している。そし
て、反射波が路面から帰来する時間における直線距離と
超音波の放射角度とから車高を検出し、得られたドプラ
ー周波数をもとに車速を検出している。
の超音波送受波器TRで送波及び受波する場合の動作原
理図に示すように、超音波を放射して路面に到達するま
での距離をL[m]、その高さをH[m]、その放射角
度をφ度とすれば、 L=H/sinφ ・・・・・・(1) となる。
は、 Loos =(拡散損)+(伝搬損) =20・log(2・L)+2・L・α [dB]・・・(2) 但し、α:減衰定数 例えば、α100KHz=2.1[dB/m] α200KHz=8.5[dB/m]で求められる。
には、送波はエネルギーが集中するため信号成分Sが増
加する。また、受波では等方向性雑音に対するS/Nが
向上する。
04である。
原理図で、間歇的に周波数f[Hz]の超音波を路面に放
射して、受波した周波数fo =f− df[Hz]からその
ドプラー周波数 df[Hz]を算出すると、 df=2f・(V/3.6)・cosφ/C [Hz]・・・・・(4) 但し、V:車速 [Km/h] C:音速 [m/s ]となる。
後方向に等しい放射角度を有して超音波が放射され、そ
れぞれの反射波の受信信号のドプラー周波数を検出し、
その差のドプラー周波数を求めて、車体の垂直速度成分
が打消された車速を検出している。また、反射波が受信
されるまでの時間を計測することで車高を検出してい
る。
行時の前方路面の突起等が検出され、かつ、車高、車速
を検出している。
した路面という特定の反射体に限定して反射波を選択
し、より精度を向上しようとする運動測定用超音波計測
装置は、車輌の積荷・人員状態及び走行状態における車
体の上下振動、加減速時のノーズアップ、ノーズダウン
等での車高変化により、反射波が到来するまでの時間が
変動するものであるから、パルスドップラ方式では反射
波が受信される時点を予め固定して決定しておくと、場
合によっては、時間的なずれによって正しい反射波を受
信できなくなり、誤差が生ずるという問題点があった。
高が変動しても、的確に目的の反射波を検出できる車載
用超音波計測装置の提供を課題とするものである。
超音波計測装置は、間歇的な超音波信号を超音波送受波
器から超音波として路面に送波し、その反射波を受波
し、その受波した信号を増幅し、その増幅信号をサンプ
リングホールドし、サンプリングホールドした信号を電
圧/周波数変換して反射波に比例した周波数を得る車載
用超音波計測装置において、前記受波した反射波の信号
を増幅及び包絡線検波した後、その振幅の大きさを検出
する振幅検出手段と、前記振幅検出手段で検出した振幅
の大きさの変化から、反射波を受波するゲートのタイミ
ングを決定するものである。
音波送受波器から超音波として路面に送波し、その反射
波を受波し、その受波した反射波の信号を増幅及び包絡
線検波した後、振幅検出手段によってその振幅の大きさ
を検出し、前記振幅検出手段で検出した振幅の大きさの
変化から、反射波を受波するゲートのタイミングを決定
し、反射波を受波し、その受波した信号の周波数に比例
した周波数を検出することで、車輌運動で生じた反射波
に含まれるドップラー周波数を高精度に検出するもので
ある。
置について説明する。
の車載用超音波計測装置の基本動作説明図である。
行し、進行方向に対して俯角を45度に設定した超音波
送受波器TR1は、200[KHz ]の超音波振動を所定
の超音波ビーム幅で路面に送波し、その反射波を受波す
るものであり、車輌100の進行方向に対して平行する
速度ベクトルV1 を得るものである。具体的には、超音
波送受波器TR1は車輌100の前方中央に配設してい
る。超音波送受波器TR2は、超音波送受波器TR1と
同一特性を持ち、所定の超音波ビーム幅で超音波を路面
に送波し、その反射波を受波するものであり、図1
(a)に示すように、車輌100の進行方向に対して平
行して配設した超音波送受波器TR1に対して120度
角変位した位置に配設し、路面に対して俯角を45度に
設定されており、速度ベクトルV2 を得るものである。
同様に、超音波送受波器TR3は、超音波送受波器TR
1と同一特性を持ち、所定の超音波ビーム幅で超音波を
路面に送波し、その反射波を受波するものであり、車輌
100の進行方向に対して平行して配設した超音波送受
波器TR1に対して−120度角変位した位置に配設さ
れ、路面に対して俯角を45度に設定されており、速度
ベクトルV3 を得るものである。これら超音波送受波器
TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器TR3
はそれらを合成樹脂製のベース部材Bでモールドして一
体化している。そして、図1(b)に示すように、ベー
ス部材Bは車輌100の下面に取付けられている。ま
た、この実施例の超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3の超音波照射高間距離はL[m]である。
転中心Zo 上に取付けた場合には、ヨーレート等の演算
が簡単となる。
行する速度ベクトルVx 、その垂直方向(横方向)の速
度ベクトルVy をベクトル合成によって演算すると、例
えば、車輌100の二次元速度として、進行方向に対し
て平行する速度ベクトルVx は、 速度ベクトルVx =(V1 +V2 +V3 )/2 ・・・・・(5) 車輌100の横方向速度の速度ベクトルVy は、 速度ベクトルVy =(V2 −V3 )/√3 ・・・・・(6) 車輌100のヨーレートωは、 ω=2(V2 −V3 )/L ・・・・・(7) となる。
うことにより距離、加速度が演算でき、このとき、超音
波送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受
波器TR3は、車輌の走行状態における車体の上下振
動、ノーズアップ、ノーズダウンコーナリングによる車
高変化により、反射波が到来するまでの時間が変動する
ことになる。したがって、各超音波送受波器TR1、超
音波送受波器TR2、超音波送受波器TR3毎に受信ゲ
ートを開くタイミングを調整することにより、目的とす
る反射波を的確に捕え、それによってドプラー周波数を
演算し、正確な速度を得る。
例の車載用超音波計測装置の回路構成図である。
バータを有するマイクロコンピュータ1は、内部に演算
制御に必要なRAM及びROM及び演算部等を有してい
る公知のものであり、その内部機能説明は後述する。超
音波送受波器TR1は200[KHz ]の超音波振動を所
定の超音波ビーム幅で送波及び受波するものである。ま
た、送受切替回路3は超音波送受波器TR1から超音波
を出力したり、受波したりする際の切替を行なうもので
ある。また、送受切替回路3は双方向ダイオードZD1
がオンしたとき、コンデンサC1 を介して双方向ダイオ
ードZD2 がオンし、超音波送受波器TRから信号が出
力され、双方向ダイオードZD1 がオフのとき、信号が
小さくなるから双方向ダイオードZD2 がオフし、コン
デンサC1 とコイルL1 の直列共振回路を介して信号が
プリアンプ4に出力される。
はトランス5の二次側に直列接続されており、そのトラ
ンス5の一次側はスイッチングトランジスタ6によっ
て、電源を供給するように接続されている。スイッチン
グトランジスタ6は10[MHz]の外部発振周波数出力
を入力する分周回路7の出力による矩形波の200[KH
z ]を入力し、間歇的に200[KHz ]の信号でスイッ
チングトランジスタ6を開閉している。
歇的な出力P1 を“1”とすると、分周回路7の出力は
スイッチングトランジスタ6をオン・オフし、トランス
5の二次側には高電圧の200[KHz ]が発生し、それ
によって、超音波送受波器TR1は超音波を発生する。
送受波器TR1からの信号は、プリアンプ4で増幅さ
れ、車速等の速度変化に対応して出力する超音波周波数
の±50[KHz ]を通過させるバンドパスフィルタ8を
介して放射した超音波の反射のみを検出し、それを更に
アンプ9で増幅してコンパレータ10に入力して2値化
する。このコンパレータ10の入力の一部は、ダイオー
ドD11及びコンデンサC11からなる受信レベル検出回路
11に入力され、そこで包絡線検波した後、それをマイ
クロコンピュータ1が内蔵するA/Dコンバータに入力
している。
用PLL回路12に入力し、その出力信号としてコンパ
レータ10の出力に比例した繰返しパルス数を出力す
る。
等の速度変化に対応して出力する超音波周波数の±50
[KHz ]程度の周波数であるから、必要な分解能とする
ために、周波数を逓倍する構成としている。また、コン
パレータ10の出力は受信ゲートが開いている時間だけ
意味を持つものであるから、その間の時間信号により周
波数に比例した電圧をサンプリングホールドするもので
ある。受信ゲートが閉じており、有効でないときにはP
LL回路としての機能を停止させ、サンプリングホール
ドした電圧を保持する。
力を8分の1に分周したパルスとコンパレータ10の出
力を位相差検出回路PDで比較し、その位相差をローパ
スフィルターLPFを介してアナログスイッチング回路
ASに導き、その出力をサンプリングホールド用の抵抗
R及びコンデンサCに入力し、また、電圧制御発振回路
VCOを介してマイクロコンピュータ1に入力してい
る。電圧制御発振回路VCOの出力は8分の1に分周す
る分周回路DEMを介して位相差検出回路PDに入力し
ている。結果的に、電圧制御発振回路VCOからは8倍
したパルス繰返し周波数がマイクロコンピュータ1に入
力される。
れ、マイクロコンピュータ1の内蔵するA/Dコンバー
タの端子A3in に入力されている。
回路3、トランス5、スイッチングトランジスタ6、分
周回路7からなり超音波を送波する送信回路系と、超音
波送受波器TR1、送受切替回路3、プリアンプ4、バ
ンドパスフィルタ8、アンプ9、コンパレータ10、受
信レベル検出回路11、周波数検出用PLL回路12か
らなり超音波を受波する受信回路系とからなり、超音波
送受信回路20TRを構成している。
超音波送受信回路30TR、超音波送受波器TR3を用
いた超音波送受信回路40TRについても同様の回路構
成からなっている。なお、具体的回路構成の説明は重複
するので、ここではその説明を省略する。
装置の回路構成で使用したマイクロコンピュータ1の機
能構成図である。
って駆動されている主演算制御回路(MCU)101
は、このマイクロコンピュータ1を駆動制御するプログ
ラムを格納したPROM102、及び主演算制御回路1
01の演算制御に必要なデータを格納するSRAM10
3、タイマ及びカウンタとして計数機能を有するタイマ
・カウンタ104、外部アナログ入力となる8chのA
/Dコンバータ106、外部ディジタル入出力となるパ
ラレルポート107、割込み制御を行なう割込みコント
ローラ108、車速演算結果をシリアルに出力するシリ
アルコミュニケーションインターフェース109等を有
しており、これらはデータ・アドレス・コントロールバ
ス110でバス結合されている。
信回路20TR及び超音波送受信回路30TR及び超音
波送受信回路40TRは次のように動作する。なお、基
本的動作は超音波送受信回路20TRと超音波送受信回
路30TR及び超音波送受信回路40TRは同一である
ので、ここでは超音波送受信回路20TRを中心に説明
するが、当然、超音波送受信回路30TR及び超音波送
受信回路40TRも同様に、独立に制御される。
R2、超音波送受波器TR3からは周波数200[KHz
]、継続時間1[msec]の間歇超音波を10[msec]
毎に送信するマイクロコンピュータ1のパラレルポート
107の端子P1 より間歇的出力のためのゲート信号を
出力する。分周回路7の出力によりスイッチングトラン
ジスタ6をオン・オフ制御し、昇圧させた200[KHz
]の出力によって超音波送受波器TR1、超音波送受
波器TR2、超音波送受波器TR3から超音波を発生さ
せる。このとき、送受切替回路3は送信動作中に受信側
のプリアンプ4の入力に過大信号が加わらないようにし
ている。
受波器TR2、超音波送受波器TR3の出力は、同時に
行なう場合と時分割で行なう場合がある。本実施例の場
合は、その開きが120度であり、相互干渉の可能性が
低いことから、同時に超音波送受波器TR1、超音波送
受波器TR2、超音波送受波器TR3から出力してい
る。
波器TR2、超音波送受波器TR3)が路面からの反射
波を受波すると、プリアンプ4でゲイン80[dB]程度
の増幅をした後、バンドパスフィルタ8により略200
±50[KHz ]の信号のみを取出し、更に、それを増幅
した後、コンパレータ10によって2値化し、周波数検
出用PLL回路12に入力して、その路面からの反射波
の周波数を検出する。コンパレータ10の出力は周波数
検出用PLL回路12によって、路面からの特定の反射
波を検出する時間だけサンプリングホールドし、その電
圧を保持することによって、路面からの反射波の特定の
検出周波数を保持する。電圧制御発振回路VCOの出力
は8分の1に分周してフィードバックさせて位相差検出
回路PDに入力しており、これによって超音波送受波器
TR1(超音波送受波器TR2、超音波送受波器TR
3)に入力される反射周波数の8倍の周波数にロックさ
れるようになっている。したがって、マイクロコンピュ
ータ1で電圧制御発振回路VCOの出力をカウントすれ
ば、放射した超音波周波数及び反射してきた超音波周波
数を基にドプラー周波数を検出できる。なお、本実施例
においては、車速換算で約0.5[Km/h]以上の分解能
が得られる。
送受信回路40TRについても同様に動作するが、その
動作説明は重複するので省略する。
動作〉図4及び図5は本発明の実施例の車載用超音波計
測装置のマイクロコンピュータ1が実行するメインプロ
グラムのフローチャートである。また、図6は本発明の
実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコンピュータ
1が実行する割込みルーチンのフローチャート、図7は
本発明の実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコン
ピュータ1が実行するゲート位置演算制御のフローチャ
ートである。
波計測装置の制御のタイミングチャートである。なお、
基本的動作は超音波送受信回路20TRと超音波送受信
回路30TR、超音波送受信回路40TRの動作は同一
であるので、ここでは超音波送受信回路20TRを中心
に動作説明するが、当然、超音波送受信回路30TR、
超音波送受信回路40TRも同様に制御される。
ンリセット回路の働きによって主演算制御回路101に
リセットパルスが入力され、このリセットによってPR
OM102に格納されている図4及び図5のメインプロ
グラムの処理を開始する。
R、超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路40
TRで使用する各種メモリ及びカウンタ、タイマをクリ
ア或いは所定の値に設定し、各出力ポート等を初期設定
するイニシャライズ処理を行なう。特に、受信ゲートス
タート時間TG 及びサンプリングスタート時間Ts を設
定する。この受信ゲートスタート時間TG は、既定値と
して標準状態での車輌100の取付け高さに対応する超
音波信号の受信時間を設定する。例えば、取付高さを2
80[mm]とし、超音波の放射角度を45度、音速C=
345[m/s ]とした場合、 TG =2×0.28/sin45×1/345+0.3
×10-3 =2.6[msec] として設定される。ここで、0.3[msec]が加算され
ているのは、送波パルス幅1[msec]に対して受信ゲー
ト幅0.5[msec]の位置を受波のほぼ中央に設定する
ためである。
の終了を判断する10msecシーケンス終了フラグF10及
びサンプリング許可フラグFs 、メインタイマTをクリ
アする。ステップS3で100[μsec ]毎に割込みを
行なう100μsec タイマ割込みを許可し、ステップS
4で10msecシーケンス終了フラグF10が降りているか
判断し、10msecシーケンス終了フラグF10が降りるま
で待機し、以降の処理を10[msec]毎に行なう。10
msecシーケンス終了フラグF10が降りると、ステップS
5でスイッチングトランジスタ6をオンとして超音波送
受信回路20TR、超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TRの送信ゲートを開き、ステップS6
でメインタイマTで1msecの経過を判断し、ステップS
7で超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR、超音波送受信回路40TRの送信ゲートを閉じ
る。これにより、1[msec]の超音波の間歇超音波信号
を出力することになる。即ち、図4に示すように、ステ
ップS4からステップS7は、送信ゲートの開をマイク
ロコンピュータ1の出力端子P1 の10[msec]毎に1
[msec]間の“1”によって行ない、その間、分周回路
7の出力e1 に示す間歇的な超音波信号となり、超音波
送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3の送波は出力e2 のようになる。また、その反
射波は超音波送受波器TR1または超音波送受波器TR
2、超音波送受波器TR3を介して受波され、信号e3
となる。
合、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR、超音波送受信回路40TRが同時に制御される。
以降は、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路
30TR、超音波送受信回路40TRが個々のプログラ
ムで制御されるものであるが、本実施例では、説明が煩
雑になるのを防止するため共通に説明する。
(超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路40T
R)毎に反射波の受波信号を入力する予測されたサンプ
リングスタート時間Ts を判断し、サンプリングスター
ト時間Ts が到来したときステップS9でサンプリング
許可フラグFs を立て、初期設定した値またはゲート位
置演算処理ルーチンで得た各受信ゲートスタート時間T
G の到来をステップS10で待つ。各受信ゲートスター
ト時間TG が到来したとき、ステップS11で超音波送
受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TR)毎の各受信ゲートを開とし、ステ
ップS12で0.5[msec]だけ受信ゲートをオンとし
た後、ステップS13で受信ゲートをオフとし、ステッ
プS14の処理に入る。即ち、ステップS8からステッ
プS13では、各超音波送受信回路20TR(超音波送
受信回路30TR、超音波送受信回路40TR)毎の各
受信ゲートスタート時間TG の到来を判断し、各超音波
送受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音
波送受信回路40TR)に対応して、反射してくる超音
波を通過させる受信ゲートを開閉するものである。
が内蔵するカウンタCOUNT1(カウンタCOUNT2,COUNT3)
のゲートを開とし、ステップS15でサンプリングスタ
ート時間Ts から3[msec]の経過を判断する。即ち、
サンプリングスタート時間Ts は受信ゲートのオン時間
の中心から±1.5[msec]だけ、マイクロコンピュー
タ1の内蔵するA/Dコンバータの端子Aoin (A/D
コンバータの端子A1in ,A2in )に各超音波送受信回
路20TR(超音波送受信回路30TR、超音波送受信
回路40TR)毎の信号を入力し、到来する信号のサン
プリングを行なう。各サンプリングスタート時間Ts か
ら3[msec]経過したとき、ステップS16でサンプリ
ング許可フラグFs を降ろす。ステップS17において
メインタイマTでカウンタのゲートの開の時間が、各超
音波送受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、
超音波送受信回路40TR)毎の受信ゲートスタート時
間TG から2.5msecの経過を判断して、カウンタの計
数値をステップS18で読込み及びカウンタのゲートを
閉じ、ステップS19で二次元車速の演算等を行なう。
演算を行なう。また、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより、距離、加速度が演算でき、車輌100の
横方向速度Vy 、車輌100のヨー角、車輌100に加
わる遠心力等を算出できる。或いは、それらの軌跡をト
レースすることもできる。当然、車輌100の重心を通
る中心軸を中心とする回転角速度、即ち、ヨーレートを
演算することもできる。
チンをコールする。そして、ステップS21でサンプリ
ングスタート時間Ts に受信ゲートスタート時間TG か
ら1.2[msec]だけ先にサンプリング時刻を設定す
る。即ち、ゲート位置演算処理ルーチンは次回の受信ゲ
ートスタート時間TG を決定する。そして、ステップS
22で10msecシーケンス終了フラグF10を立て、ステ
ップS23で大気温度を読込み、次の車速演算に使用す
る比例定数のKの値を決定し、ステップS4以降のルー
チンを繰返し、実行する。
作〉ステップS31でメインタイマTに「+1」インク
リメントし、ステップS32でメインタイマTによって
10[msec]毎の割込みのタイミングであるか判断し、
ステップS32で割込みのタイミングであると判断され
たとき、ステップS33及びステップS34で10[ms
ec]のシーケンスの終了を判断する10msecシーケ
ンス終了フラグF10を降ろし、メインタイマTをクリ
アする。割込みのタイミングでないと判断されたとき、
ステップS33及びステップS34の処理を回避する。
フラグFs が立っているか判断し、サンプリング許可フ
ラグFs が立っているとき、ステップS36で受信レベ
ル検出回路11の出力によりA/D変換をスタートし、
ステップS37でそれをバッファに書込み、このルーチ
ンを脱する。また、ステップS35でサンプリング許可
フラグFs が立っていないと判断されたとき、このルー
チンを脱する。
によって0.1[msec]毎に信号レベル検出回路11を
介して信号レベルをサンプリングし、その信号レベルを
主演算部101が内蔵するバッファに格納するものであ
る。
制御動作〉0.1[msec]毎の割込みによるサンプリン
グによってサンプルされた受信レベルデータは、中央の
サンプルデータの前後に15サンプル、即ち、計31個
のサンプルデータが存在する。まず、ステップS51に
おいて全レベルデータの単純平均により平均値Xを算出
し、ステップS52で受信レベルデータは中央のサンプ
ルデータのレベル値をサンプル中心データ格納メモリX
c に格納する。ステップS53でこれが前後に15サン
プルのレベル値よりも平均値Xに所定量nだけ加算した
値より大きいか判断し、中央のサンプルデータのレベル
値と前後に15サンプルのレベル値が所定の平均値Xに
所定量nだけ加算した値より大きいとき、目的とする反
射波が安定した反射波のデータであることを意味するこ
とから、これを採用すべくステップS54の処理に入
る。しかし、中央のサンプルデータのレベル値と前後に
15サンプルのレベル値が所定の平均値Xに所定量nだ
け加算した値より大きくないとき、受信波形がランダム
な干渉によって歪んでしまったデータを意味することか
ら、このデータの採用を防止する。ステップS54で前
記全レベルデータの平均値Xに所定量nだけ加算した値
を上回るデータ期間を前後に探してその前時間T1 と後
時間T2 を求める。ステップS55でT2 −T1 の幅が
1[msec]で、受信レベルデータを得るタイミングを十
分にカバーできているか否か判断する。この判断も受信
波形がランダムな干渉によって歪んでしまったデータを
採用するのを防止するものである。そして、ステップS
56で(T2 +T1 )/2を受信ゲートスタート時間T
G として設定する。ステップS53で中央のサンプルレ
ベル値よりも平均値Xに所定量nだけ加算した値より大
きくないとき、また、ステップS55でT2 −T1 の幅
が1[msec]以上でなくて、受信レベルデータを得るタ
イミングを十分にカバーできていないとき、このルーチ
ンを脱する。
装置は、超音波送受波器TR1、超音波送受波器TR
2、超音波送受波器TR3から出力e2 のように間歇的
に超音波信号を路面に送波し、その反射波を受波して信
号e3 とし、その受波した信号e3 を増幅し、その増幅
信号をサンプリングホールド用の抵抗R及びコンデンサ
Cに入力し、サンプリングホールドした信号を電圧制御
発振回路VCOで電圧/周波数変換し、反射波に比例し
た周波数をマイクロコンピュータに1に入力している。
アンプ4、アンプ9等で増幅し、ダイオードD11及びコ
ンデンサC11からなる受信レベル検出回路11に入力さ
れ、そこで包絡線検波した後、その振幅の大きさを検出
するマイクロコンピュータ1が内蔵するA/Dコンバー
タからなる振幅検出手段に入力し、その振幅検出手段で
検出した振幅の大きさの変化から、反射波を受波するタ
イミングを決定するステップS51からステップS56
のルーチンからなるタイミング移動手段を具備するもの
である。
し、ダイオードD11及びコンデンサC11からなる受信レ
ベル検出回路11に入力され、そこで包絡線検波した
後、その振幅の大きさを検出するマイクロコンピュータ
1が内蔵するA/Dコンバータからなる振幅検出手段
は、受波した反射波の信号を増幅及び受信レベル検出回
路11で包絡線検波した後、振幅検出手段によって所定
のタイミングでサンプリングして、そのタイミング毎の
振幅の大きさを検出し、振幅検出手段で検出した振幅の
大きさの変化から、反射波を受波するゲートのタイミン
グを決定するものである。
た受信レベルデータは、ステップS51で全レベルデー
タの単純平均である平均値Xを算出し、ステップS52
で受信レベルデータの中央のサンプルレベル値よりも平
均値Xに所定量nだけ加算した値より大きいか判断し、
中央のサンプルデータのレベル値と前後に15サンプル
のレベル値が所定の平均値Xに所定量nだけ加算した値
より大きいとき、目的とする反射波が安定した反射波の
データであるとしてそのデータを採用し、また、そうで
ないとき、受信波形がランダムな干渉によって歪んでし
まったデータであるとしてそれを除去する。全レベルデ
ータが平均値Xに所定量nだけ加算した値を上回るデー
タ期間を前後に探して、その前時間T1 と後時間T2 を
求め、その差T2 −T1 の幅が1[msec]で、受信レベ
ルデータを得るタイミングを十分にカバーできているか
否か判断する。この判断も受信波形がランダムな干渉に
よって歪んでしまったデータを採用するのを防止するも
のである。そして、ステップS56で全レベルデータの
中心を(T2 +T1 )/2として演算し、次の受信ゲー
トスタート時間TG として設定するものである。
体の上下振動、ノーズアップ、ノーズダウンコーナリン
グによる車高変化により、超音波の往復伝搬距離が変化
し、反射波が到来するまでの時間変化に対して、その反
射波を取込むタイミングとなる受信ゲートの開閉タイミ
ングをシフトしている。故に、各超音波送受信回路20
TR、超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路4
0TR毎の受信ゲートスタート時間TG を変更すること
により、車輌の走行状態において、車体の上下振動、ノ
ーズアップ、ノーズダウンコーナリング等による車高変
化が、車速等の速度を検出する場合に誤差が介在するこ
とがなくなるから、車体の上下振動を伴っても、的確に
目的の反射波を検出できる。
音波送受波器TR2、超音波送受波器TR3で検出した
車速ベクトルは、ベクトル合成することによって車輌の
進行方向とその垂直方向の二次元速度成分とすることが
でき、この二次元速度成分によって、車輌の進行方向の
速度及び車輌の進行方向に対する垂直方向の速度を得る
ことができる。また、ヨー角、ヨーレートの演算もでき
る。更に、速度ベクトルの積分、微分を行なうことによ
り、距離、加速度が演算でき、計測装置及び制御装置に
使用できる。
より、ナビゲーションシステムの移動距離及び移動方向
の補正、車輌速度及び横方向の速度等の速度検出装置、
横滑り防止装置、ヨーレート補正したり左右の車輪の回
転差を補正したABS装置、ヨーレート補正したり左右
の車輪側の路面と車輌との車高を調整するサスペンショ
ン装置等の各種速度情報を使用する計測装置及び制御装
置に使用できる。
送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3によって3方向の速度を検出しているが、本発
明を実施する場合には、1個の超音波送受波器のみを有
するものにも適用できるし、また、音速は車速に対して
無視できる程度に速くないため、送受波総合の利得を上
げようとして、超音波ビーム幅を狭くした場合には、送
波時のビームと受波時のビームにずれが生じるから、こ
のときには、低速走行時の速度の測定用に超音波送受波
器、また、高速走行時の速度の測定用に超音波受波器で
反射波を受波するようにしてもよく、そして、3個の超
音波送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送
受波器TR3の各々が2個の超音波送受波器を使用し
て、そのうちの1個のみを超音波受波専用としてもよ
い。更に、特に、車輌の走行方向に平行する速度を検出
する超音波送受波器を、2個の超音波送受波器と超音波
送受波器または超音波送受波器と超音波受波器とし、車
速に応じて反射波を受波する位置を変えると、信頼性の
高い速度が得られる。
波器からの信号をサンプリングホールド用の抵抗R及び
コンデンサCに入力し、サンプリングホールドした信号
を電圧制御発振回路VCOで電圧/周波数変換し、反射
波に比例した周波数を得ているが、本発明を実施する場
合には、超音波送受波器からの信号を増幅し、その周期
を高速のクロックで直接カウントして周波数成分を得て
も良い。
波の信号をダイオードD11及びコンデンサC11からなる
受信レベル検出回路11に入力し、そこで包絡線検波し
た後、その振幅の大きさを検出するマイクロコンピュー
タ1が内蔵するA/Dコンバータからなる振幅検出手段
に入力し、ステップS51からステップS56のルーチ
ンからなるタイミング移動手段はその振幅検出手段で検
出した振幅の大きさの変化から、反射波を受波するタイ
ミングを決定するタイミング移動手段としているが、本
発明を実施する場合には、振幅の状態を監視し、その中
心の移動に追随させるように制御してもよい。
について説明したが、本発明の車載用超音波計測装置
は、速度成分を使用することにより、ナビゲーションシ
ステム、速度検出装置、横滑り防止装置、ABS装置、
サスペンション装置等の各種速度情報を使用する計測装
置及び制御装置に使用できる。
計測装置は、間歇的な超音波信号を超音波送受波器から
超音波として路面に送波し、その受波した反射波の信号
を増幅及び包絡線検波した後、振幅検出手段によって所
定のタイミングでサンプリングして、そのタイミング毎
の振幅の大きさを検出し、前記振幅検出手段で検出した
振幅の大きさの変化から、反射波を受波するゲートのタ
イミングを決定し、その受波した信号を増幅し、その増
幅信号をサンプリングホールドし、サンプリングホール
ドした信号を電圧/周波数変換して反射波に比例した周
波数を得るものである。
体の上下振動、ノーズアップ、ノーズダウンコーナリン
グによる車高変化により、反射波が到来するまでの時間
が変化しても、その反射波を取込むタイミングとなる受
信ゲートの開閉タイミングを反射波の振幅変化をみて、
その反射波の振幅変化の時間的変化により、受信ゲート
の開閉タイミングをシフトするものである。故に、超音
波送受信回路の受信ゲートスタート時間を変更すること
により、車輌の走行状態において、車体の上下振動、ノ
ーズアップ、ノーズダウンコーナリング等による車高変
化が、車輌の速度成分を検出したデータに誤差が介在す
る余地がなくなるから、車体の上下振動を伴っても、的
確に目的の反射波を検出できる。
の基本原理説明図である。
の回路構成図である。
の回路構成で使用したマイクロコンピュータの機能構成
図である。
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
一部のフローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
他の一部のフローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行する割込みルーチンのフ
ローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行するゲート位置演算制御
のフローチャートである。
の制御のタイミングチャートである。
受波器で送波及び受波する場合の動作原理図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 間歇的に出力される超音波信号を超音波
送受波器から路面に送波し、その反射波を受波して、そ
の受波した信号を増幅し、その増幅信号から反射波周波
数に比例した周波数を得る車載用超音波計測装置におい
て、 前記受波した反射波の信号を増幅及び包絡線検波した
後、その振幅の大きさを検出する振幅検出手段と、 前記振幅検出手段で検出した振幅の大きさの変化から、
反射波を受波するタイミングを決定するタイミング移動
手段とを具備することを特徴とする車載用超音波計測装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5323898A JPH07181257A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 車載用超音波計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5323898A JPH07181257A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 車載用超音波計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07181257A true JPH07181257A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18159848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5323898A Pending JPH07181257A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 車載用超音波計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07181257A (ja) |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5323898A patent/JPH07181257A/ja active Pending
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